CN110195640A - 一种车用并行双流程翅片管换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用并行双流程翅片管换热器，属于车用热交换装置技术领域。本发明提出的换热器包括流体进口接管，分流腔室，U型翅片管，集流腔室，流体出口接管，锯齿型橡胶模块，夹紧基座，安装座，六角头螺栓和弹簧垫圈组合件，开窗式加强板。本发明从根本上解决了车用双流程换热器内部流动不均匀的问题，在减小换热器内部流动阻力的同时提高了散热功率且兼顾了可维护性，为车用换热器多流程流动组织模式及工程设计提供了全新思路。

Description

一种车用并行双流程翅片管换热器

技术领域

本发明属于车用热交换装置技术领域，具体涉及一种车用并行双流程翅片管换热器。

背景技术

车用换热器的散热功率约占发动机缸内燃烧功率的三分之一，其工作性能的好坏直接影响整车的动力性、经济性、排放性及可靠性等指标。

目前实车应用的换热器主要为板翅式、管带式及管片式等间壁式换热器。对于车用双流程换热器，以水换热器为例：此类换热器多在芯体沿高度方向的两端布置水室端盖并通过在进水室端盖内加装隔断板的方式来组织内部流动，从而形成两个流程。由于芯体本身结构的局限性，宽度方向不同流道内的水流量分布不均匀，同时导致温度不均匀性增加，在一定程度上影响了散热效率。另外，由于此类换热器芯体与端盖的焊缝分布于芯体沿高度方向上的两侧，当因扭转、剪切、震动等因素发生过度形变而导致泄漏时，漏点将位于芯体两侧，可维护性较差。

目前通过成形刀具加工得到的无接触热阻传热元件，已经得到初步应用。但由其组成的换热器芯体在形式上仍以单流程为主，或仅通过对单根无接触热阻传热元件进行连续回转折弯来形成换热器芯体，故无接触热阻传热元件在应用上存在局限性。

对于车用双流程换热器，如何提高芯体内部各流道间的流量均匀性及温度均匀性,从而进一步提高换热器的散热效率及可维护性，一直是该领域的核心技术难题。本发明提出一种车用并行双流程翅片管换热器，可解决此类问题。

发明内容

针对车用双流程换热器存在的流动均匀性差及温度均匀性差等问题，本发明提出一种车用并行双流程翅片管换热器，可以大幅提高车用双流程换热器芯体内部的流动均匀性，减小流动阻力并提升流动效率，进而增强换热器的工作性能，有利于满足车辆动力传动装置日益增大的冷却散热功率的要求。

按照本发明，提出一种车用并行双流程翅片管换热器，包括流体进口接管，分流腔室，U型翅片管，集流腔室，流体出口接管，锯齿型橡胶模块，夹紧基座，安装座，六角头螺栓和弹簧垫圈组合件，开窗式加强板；其中：

所述流体进口接管设置于所述分流腔室上，用于引导流体进入所述分流腔室；

所述流体出口接管设置于所述集流腔室上，用于引导流体排出所述集流腔室；

所述分流腔室与所述集流腔室在长度方向上分别布置有多个外伸管段，所述分流腔室与所述集流腔室位于换热器的同一侧，所述分流腔室的多个外伸管段与所述集流腔室的多个外伸管段相互配对咬合且配合紧密；

所述U型翅片管通过设置有传热翅片的中空流道折弯180°形成，从而实现换热器内部流体流动的两个流程，所述U型翅片管的折弯处不设置翅片，所述U型翅片管的数量与所述分流腔室上布置的外伸管段的数量相同；

所述U型翅片管的进口端与所述分流腔室上布置的一根外伸管段连通，所述U型翅片管的出口端与所述集流腔室上布置的一根外伸管段连通，多个所述U型翅片管相互毗邻、并行布置，形成换热器的芯体；

所述分流腔室与所述集流腔室之间设置有所述锯齿型橡胶模块；

所述夹紧基座上设置有所述安装座；

所述夹紧基座通过所述六角头螺栓和弹簧垫圈组合件与所述分流腔室及所述集流腔室连接；

所述开窗式加强板与每个所述U型翅片管的折弯处连接，用于保护及加固换热器。

优选地，所述流体进口接管的轴向与所述分流腔室的长度方向一致。

优选地，所述流体出口接管的轴向与所述集流腔室的长度方向一致。

优选地，所述锯齿型橡胶模块材料为低热导率、高耐热性、高抗氧化性、高弹性的材料，包括氟橡胶。

优选地，所述U型翅片管通过无接触热阻传热元件实现。

本发明具有如下优点：

本发明提出的换热器，相较普通车用双流程换热器，芯体内部的流动均匀性及温度均匀性高，有利于强化传热并提升热稳定性。

本发明提出的换热器，相较普通车用双流程换热器，减少了流动腔室的总个数，从而大大降低了孔口出流、流体冲击平板等导致的局部流动损失。

本发明提出的换热器，相较普通车用双流程换热器，将易漏点集中在一侧，有利于对已装车的换热器进行检查、维护及抢修，提高了可维护性。

本发明使用无接触热阻传热元件来搭建换热器的芯体，相较存在接触热阻的普通车用间壁式换热器，提升了散热效率，在安装空间不变的情况下，可提高散热功率，从而为提升车辆动力性提供了可行空间。

本发明极具创新地通过对无接触热阻传热元件进行180°折弯来实现车用换热器内部流动的双流程形式，为车用换热器多流程流动组织模式及工程设计提供全新思路，具有指导意义。

附图说明

图1为本发明的换热器轴测图；

图2为本发明的换热器的分流腔室、集流腔室一侧的装配结构图；

图3为本发明的换热器零件，分流腔室结构图；

图4为本发明的换热器零件，锯齿型橡胶模块结构图；

图5为本发明的换热器零件，夹紧基座结构图；

图6为本发明的换热器零件，U型翅片管结构图；

图7为本发明的换热器零件，开窗式加强板结构图；

图8为由本发明的换热器参与构成的车辆冷却系统一维工作原理图；

图中：1—流体进口接管，2—分流腔室，3—U型翅片管，4—集流腔室，5—流体出口接管，6—锯齿型橡胶模块，7—夹紧基座，8—安装座，9—六角头螺栓和弹簧垫圈组合件，10—开窗式加强板；

201—流体进口，202—公共腔，203—外伸管段，204—矩形流道接口，205—局部加厚结构，206—安装螺孔；

301—流道入口，302—发展段流道，303—折弯段流道，304—折回段流道，305—传热翅片，306—流道出口；

701—夹紧基座基体，702—安装孔；

1001—加强板板体，1002—弹性导片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步说明。在此应明确的是，所举具体实施方式仅用于解释和帮助理解本发明，并不构成对本发明的限定。

如图1所示，一种车用并行双流程翅片管换热器，包括流体进口接管1，分流腔室2，U型翅片管3，集流腔室4，流体出口接管5，锯齿型橡胶模块6，夹紧基座7，安装座8，六角头螺栓和弹簧垫圈组合件9，开窗式加强板10。工作时内部流体由流体进口接管1流入装置内部，流经分流腔室2和U型翅片管3后汇入集流腔室4，最终由流体出口接管5排出装置。

换热器的分流腔室、集流腔室一侧的装配结构如图2所示。分流腔室2上连接有流体进口接管1，集流腔室4上连接有流体出口接管5，夹紧基座7通过六角头螺栓和弹簧垫圈组合件9将分流腔室2、锯齿型橡胶模块6、集流腔室4装配为一个整体，夹紧基座7上还设置有装车所需的安装座8。

分流腔室2的结构如图3所示，主体呈锯齿形几何结构。公共腔202呈长条形直四棱柱结构；公共腔202在沿长度方向的一端面开有流体进口201以连接流体进口接管1；公共腔202沿长度方向均布有多个外伸管段203，呈矩形凸台式结构，其上表面开有矩形流道接口204；在公共腔202内侧边壁的两端各设置一个长方形的局部加厚结构205；与局部加厚结构205相对应的公共腔202外表面设置共计4个安装螺孔206。

集流腔室4与分流腔室2的结构相同。

分流腔室2的外伸管段203、公共腔202与集流腔室4对应的相同结构之间安装锯齿型橡胶模块6。分流腔室2、锯齿型橡胶模块6和集流腔室4尺寸匹配，互补咬合且配合紧密。锯齿型橡胶模块6的结构如图4所示，主体呈连续凹凸的锯齿状，材料为低热导率、高耐热性、高抗氧化性、高弹性的氟橡胶。其实现的作用为：阻断分流腔室2与集流腔室4间的导热，避免两者发生热短路而造成换热器散热功率的下降；补偿分流腔室2和集流腔室4的加工误差及安装误差，顶紧分流腔室2、集流腔室4与夹紧基座7间的装配狭缝来确保配合的紧密性；通过自身弹性来抑制换热器运行过程中产生的振动。

夹紧基座7的结构如图5所示，夹紧基座基体701呈U型结构，其两侧翼向内侧方向有一定的倾斜度，以提供向内侧的夹紧力；夹紧基座基体701的两侧翼的两端开有共计8个安装孔702。

六角头螺栓和弹簧垫圈组合件9通过安装孔702和分流腔室2上的安装螺孔206将夹紧基座7与分流腔室2进行连接，六角头螺栓和弹簧垫圈组合件9通过安装孔702和集流腔室4上与安装螺孔206相同的安装螺孔结构将夹紧基座7与集流腔室4进行连接，从而将夹紧基座7与分流腔室2、锯齿型橡胶模块6、集流腔室4装配为一体。

图6给出一种U型翅片管3的结构。矩形中空流道通过中部折弯，形成了发展段流道302、折弯段流道303、折回段流道304三部分，从而形成一往一复式的双向流体流动空间；发展段流道302与折回段流道304的前后宽面均有通过成形刀具加工而成的传热翅片305，翅片形式并不拘泥于某种特定形式；折弯段流道303外表面无翅片；发展段流道302的始端是流道入口301,折回段流道304的末端是流道出口306。

流道入口301与分流腔室2上的一处矩形流道接口204连接，流道出口306与和该处矩形流道接口204所在的外伸管段203相毗邻的集流腔室4上的外伸管段的矩形流道接口连接，从而将分流腔室2、U型翅片管3和集流腔室4连通为一条通路；多个U型翅片管3顺次排开，分别和分流腔室2上相同数量的矩形流道接口204、集流腔室4上相同数量的对应矩形流道接口连接，形成多条并行通路，从而组成换热器的芯体。

图7给出一种开窗式加强板10的结构。长方形的加强板板体1001上开有数量与U型翅片管3相同的矩形通孔；在加强板板体1001的长度方向，每个矩形通孔的两端设置有弹性导片1002，弹性导片1002成组出现。每一组弹性导片1002用以贴合并夹紧与其对应的U型翅片管3上的折弯段流道303，从而实现开窗式加强板10和U型翅片管3的连接。开窗式加强板10起到保护及加固换热器的作用。

由本发明的换热器参与构成的车辆冷却系统工作原理如图8所示。于换热器所在车辆冷却系统的内部，循环介质自热源吸热后温度升高，流入换热器的分流腔室2并建立压力；各U型翅片管3在进出口压力差的作用下建立起流量；升温后的高温循环介质在换热器的芯部流动，热量经“内部强制对流-翅片导热-外部强制对流”的传递过程传至翅片侧的冷却空气，循环介质温度降低；吸热后的高温空气经冷却风扇排出车外；降温后的各束低温循环介质，经由U型翅片管3上的流道出口306汇入集流腔室4并排出换热器；在流体机械提供的压头下循环介质重新流回各热源，周而复始，完成循环工作过程。

以上所述仅为本发明的一种优选实施方式，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明思想的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形与等效，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种车用并行双流程翅片管换热器，其特征在于，包括流体进口接管，分流腔室，U型翅片管，集流腔室，流体出口接管，锯齿型橡胶模块，夹紧基座，安装座，六角头螺栓和弹簧垫圈组合件，开窗式加强板；其中：

所述流体进口接管设置于所述分流腔室上，用于引导流体进入所述分流腔室；

所述流体出口接管设置于所述集流腔室上，用于引导流体排出所述集流腔室；

所述分流腔室与所述集流腔室在长度方向上分别布置有多个外伸管段，所述分流腔室与所述集流腔室位于换热器的同一侧，所述分流腔室的多个外伸管段与所述集流腔室的多个外伸管段相互配对咬合且配合紧密；

所述U型翅片管通过设置有传热翅片的中空流道折弯180°形成，从而实现换热器内部流体流动的两个流程，所述U型翅片管的折弯处不设置翅片，所述U型翅片管的数量与所述分流腔室上布置的外伸管段的数量相同；

所述U型翅片管的进口端与所述分流腔室上布置的一根外伸管段连通，所述U型翅片管的出口端与所述集流腔室上布置的一根外伸管段连通，多个所述U型翅片管相互毗邻、并行布置，形成换热器的芯体；

所述分流腔室与所述集流腔室之间设置有所述锯齿型橡胶模块；

所述夹紧基座上设置有所述安装座；

所述夹紧基座通过所述六角头螺栓和弹簧垫圈组合件与所述分流腔室及所述集流腔室连接；

所述开窗式加强板与每个所述U型翅片管的折弯处连接，用于保护及加固换热器。

2.根据权利要求1所述的一种车用并行双流程翅片管换热器，其特征在于，所述流体进口接管的轴向与所述分流腔室的长度方向一致。

3.根据权利要求1所述的一种车用并行双流程翅片管换热器，其特征在于，所述流体出口接管的轴向与所述集流腔室的长度方向一致。

4.根据权利要求1所述的一种车用并行双流程翅片管换热器，其特征在于，所述锯齿型橡胶模块材料为低热导率、高耐热性、高抗氧化性、高弹性的材料，包括氟橡胶。

5.根据权利要求1所述的一种车用并行双流程翅片管换热器，其特征在于，所述U型翅片管通过无接触热阻传热元件实现。